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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Tidal evolution of hierarchical and inclined systems

A. C. M. Correia, J. Laskar, F. Farago, G. Boué

Resumo
We investigate the dynamical evolution of hierarchical three-body systems under the effect of tides, when the ratio of the orbital semi-major axes is small and the mutual inclination is relatively large (greater than 20°). Using the quadrupolar non-restricted approximation for the gravitational interactions and the viscous linear model for tides, we derive the averaged equations of motion in a vectorial formalism which is suitable to model the long-term evolution of a large variety of exoplanetary systems in very eccentric and inclined orbits. In particular, it can be used to derive constraints for stellar spin-orbit misalignment, capture in Cassini states, tidal-Kozai migration, or damping of the mutual inclination. Because our model is valid for the non-restricted problem, it can be used to study systems of identical mass or for the outer restricted problem, such as the evolution of a planet around a binary of stars. Here, we apply our model to three distinct situations: 1) the HD80606 planetary system, for which we obtain the probability density function distribution for the misalignment angle, with two pronounced peaks of higher probability around 53° and 109°; 2) the HD98800 binary system, for which we show that initial prograde orbits inside the observed disc may become retrograde and vice-versa, only because of tidal migration within the binary stars; 3) the HD11964 planetary system, for which we show that tidal dissipation combined with gravitational perturbations may lead to a decrease in the mutual inclination, and a fast circularization of the inner orbit.

Palavras chave
Restricted problems - Extended body - Dissipative forces - Planetary systems - Rotation - HD 11964 - HD 80606 - HD 98800

Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy
Volume 111, Página 105
outubro 2011

>> ADS>> DOI

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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